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碎石桩复合路基承载机理与沉降变形研究

作　者: 张震国
导　师: 李新平
学　校: 武汉理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 碎石桩 复合地基 工作性状 现场试验 反演分析 数值分析
分类号: U416.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 145次
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内容摘要


碎石桩复合地基目前在我国得到了广泛的应用,取得了显著的经济效益和社会效益,但是对复合地基的作用机理和计算方法的研究还较少,目前对碎石桩复合地基的认识仍处于不断探讨与研究之中。因此,本文结合“大庆到广州高速公路湖北省麻城至浠水段软基处理监测与试验研究”课题,从理论分析、现场试验、反演分析以及数值模拟四方面入手,对碎石桩复合地基的承载机理和沉降计算方法等内容进行了深入的探讨,主要工作内容如下:首先在借鉴前人研究成果的基础上,深入探讨了碎石桩复合地基的作用机理和计算方法,对碎石桩在软土地基处理中的应用进行了较为深入的总结,其中复合地基承载能力和沉降计算是本文研究的重点。依托项目在大广北高速公路上设置的碎石桩复合路基试验段,进行了碎石桩加固软土地基的现场试验研究。现场试验分两个阶段:第一阶段进行了碎石桩密实度动力触探试验和碎石桩复合地基静载荷试验,对碎石桩复合地基加固效果进行了分析研究;第二阶段进行了沉降和变形监测试验,通过对孔隙水压力、沉降等数据进行处理和分析,揭示了碎石桩复合地基变形发展规律、应力分布等特点,给出了碎石桩加固的软土路基的具体施工建议。选取该碎石桩复合路基监测段内的某一典型断面的观测资料,通过统计分析、回归分析得到影响其位移变化的土层的有效压力值,并结合FLAC3D计算,通过优化反分析从而反演得到该段复合路基的物理力学参数。论文以大广高速公路K84+000碎石桩复合地基试验段为背景,采用岩土工程数值分析软件FLAC3D程序,建立碎石桩复合地基的三维数值模型,进行了三维流固耦合计算。模型模拟了路堤分层填筑过程,同时对碎石桩复合地基的应力应变数值模拟数据进行采集。数值模拟结果表明:（一）复合地基较原状地基的承载能力明显增强,竖向沉降显著降低;（二）复合地基数值模拟计算结果与现场监测数据做了对比分析,使用两种方法对复合路基承载力和稳定性进行研究。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-15
  1.1 地基处理的目的和意义  8-9
  1.2 国内外复合地基研究水平与现状  9-12
  1.3 碎石桩复合地基发展概况和研究现状  12-14
  1.4 本文的研究内容和工作  14-15
第2章 碎石桩复合地基的作用机理探讨  15-32
  2.1 碎石桩改善软弱土层特性的机理分析  15-17
    2.1.1 碎石桩改善松散砂类土形态的机理  15-16
    2.1.2 碎石桩对改善软粘性土形态的作用  16-17
  2.2 土工格栅加和砂垫层的作用机理  17-21
    2.2.1 土工格栅与土作用的加筋机理  17-20
    2.2.2 砂垫层在碎石桩复合地基中的作用  20-21
  2.3 路堤荷载下桩土共同作用机理分析  21-23
  2.4 碎石桩复合地基破坏模式  23-24
  2.5 碎石桩复合地基承载力计算理论和方法  24-26
  2.6 碎石桩复合地基沉降计算理论  26-31
    2.6.1 软土路基沉降组成  26-28
    2.6.2 加固区沉降量计算  28-29
    2.6.3 下卧层沉降量计算  29-31
  2.7 小结  31-32
第3章 碎石桩加固软土地基的现场试验研究  32-48
  3.1 现场试验背景  32-36
    3.1.1 现场地质条件  32
    3.1.2 试验段碎石桩施工工艺的确定  32-36
  3.2 试验结果与分析  36-47
    3.2.1 碎石桩密实度动力触探试验  36-39
    3.2.2 碎石桩复合地基静载荷试验研究  39-43
    3.2.3 孔隙水压数据分析  43-44
    3.2.4 沉降数据分析  44-47
  3.3 小结  47-48
第4章 反分析法在复合路基力学参数反演中的应用  48-61
  4.1 反分析法简介  48-51
  4.2 反分析法基本理论  51-55
  4.3 碎石桩复合路基力学参数反演分析  55-60
  4.4 小节  60-61
第5章 碎石桩复合路基数值分析  61-79
  5.1 数值模拟程序与计算理论简介  61-66
    5.1.1 FLAC3D程序简介  61-62
    5.1.2 Drucker-Prager塑性模型  62-65
    5.1.3 Mohr-Coulomb塑性模型  65-66
  5.2 碎石桩复合地基模型的建立  66-70
    5.2.1 模拟断面情况简介  66-67
    5.2.2 模型建立  67-70
  5.3 数值模拟分析  70-77
    5.3.1 沉降分析  70-74
    5.3.2 竖向应力分析  74-77
  5.4 小结  77-79
第6章 结论与展望  79-81
  6.1 主要结论  79-80
  6.2 不足与展望  80-81
参考文献  81-84
硕士期间参与的科研项目与发表的论文情况  84-85
致谢  85

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 道路工程 > 路基、路面工程 > 路基工程
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